自噬与衰老
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细胞自噬对人类健康的影响细胞自噬是细胞中一种重要的自我调节过程,通过将细胞内部的有害物质和老化或者受损的细胞器进行降解和再利用,有助于维持细胞的内部环境稳定。
细胞自噬在人类健康中起着至关重要的角色。
本文将探讨细胞自噬在人类健康方面的积极影响,并讨论相关研究进展。
一、细胞自噬对维持健康的细胞代谢细胞自噬是细胞利用自身的溶酶体降解细胞内的有害物质并回收其中有价值的分子的过程。
这一过程不仅有助于维持细胞内环境的稳定,还通过降解已受损或老化的细胞器,实现细胞代谢的调节和恢复。
细胞自噬在减少有害蛋白质聚集、调整细胞内能量代谢以及细胞应激响应方面发挥着关键作用,从而对维持健康发挥至关重要的作用。
二、细胞自噬与免疫系统的关系细胞自噬与免疫系统密切相关。
它不仅参与了抗病毒和抗细菌的免疫应答过程,还调节免疫细胞的分化、调控T细胞活性和维持稳态。
最近的研究还发现,细胞自噬能够促进抗肿瘤免疫,增强免疫细胞对肿瘤细胞的识别和杀伤能力。
细胞自噬在免疫系统中的功能发挥使得我们对于某些自身免疫性疾病的治疗和预防有了新的认识。
三、细胞自噬与衰老的关系细胞自噬与衰老密切相关,在细胞内保持自噬的正常水平可以延缓细胞衰老的进程。
研究表明,年轻细胞相对于老化细胞拥有更高的自噬活性,这与年轻细胞更能有效清除有害蛋白质聚集和受损细胞器有关。
另外,细胞自噬对于维持细胞的合成代谢和清除代谢之间的平衡也是至关重要的。
通过调节细胞自噬的活性,我们或许可以控制老化过程,从而延长寿命和提高健康水平。
四、细胞自噬与疾病的关联细胞自噬与多种疾病的发生和发展密切相关。
当细胞自噬功能发生异常时,会导致有害物质在细胞内的堆积和聚集,从而引发多种疾病。
例如,细胞自噬功能异常与神经系统退行性疾病、肿瘤的发展以及心血管疾病等疾病的发生有关。
因此,进一步研究细胞自噬调控机制及相关的疾病治疗策略,对于预防和治疗这些疾病具有重要意义。
结语细胞自噬作为一种重要的细胞调节过程,对于维持细胞的健康以及预防疾病发挥着重要作用。
细胞自噬与衰老的关系解读随着科技的不断发展,人们对于细胞自噬与衰老的关系越来越有深入的认识。
细胞自噬不仅对细胞的代谢有着重要的作用,同时也与衰老密切相关。
那么什么是细胞自噬?它与衰老之间有什么联系呢?下面我们从这两个方面来进行探究。
一、什么是细胞自噬?细胞自噬是细胞体内的一种垃圾清理系统,它能够将细胞内的垃圾物质进行降解,包括细胞内部的蛋白质、细胞器及细胞膜等。
对于细胞的代谢来说,细胞自噬是至关重要的,它能够调控细胞内的代谢平衡,保证细胞的正常生存和发展。
细胞自噬能够通过噬菌体的方式将细胞内的垃圾进行降解。
在这个过程中,细胞会将垃圾物质包裹在一个结构体内,形成一个独立的小囊泡,随后这个小囊泡会与溶解酶体融合在一起,对被包裹的垃圾物质进行降解,最终产生新的代谢产物。
在自噬过程中,还会涉及到与细胞膜相关的蛋白质,如LC3、Atg等,它们在自噬过程中扮演了重要的作用。
其中,LC3是自噬过程中最为关键的蛋白质之一,它能够将细胞内的垃圾物质包裹在结构体内,帮助细胞完成垃圾清理的过程。
二、细胞自噬与衰老之间的联系随着人体年龄的增长,细胞内的代谢过程就会逐渐变得缓慢和不稳定,从而导致衰老的发生。
而细胞自噬作为一种重要的代谢方式,能够对于细胞的衰老起到重要的调控作用。
事实上,目前已经有很多的研究证明,细胞自噬与衰老是存在密切联系的。
首先,细胞自噬可以清除老化细胞内的垃圾和不良蛋白质,从而保证细胞功能的稳定和正常。
如果细胞自噬系统不能正常工作,老化细胞内的垃圾和不良蛋白质将会积累,导致细胞的功能削弱,引发衰老的加速。
其次,细胞自噬也可以促进细胞内蛋白质的降解和再生。
随着人体年龄的增长,蛋白质的合成逐渐变得缓慢,而蛋白质的降解也变得不稳定,从而导致细胞功能的衰退和衰老的发生。
而通过细胞自噬,细胞可以清除老化的蛋白质,并对蛋白质进行降解和再生,从而维持细胞的正常代谢活动。
最后,细胞自噬还可以通过保护细胞色素体的功能,防止细胞色素体的老化和功能失调。
细胞自噬与衰老的关系研究随着人口老龄化的加速,关于衰老及其防治的研究愈发重要。
近年来,众多学者的研究表明,细胞自噬与衰老的关系至关重要,因为它们直接关系到细胞的健康和长寿。
细胞自噬,又称自吞噬,是细胞内部的一种重要自我修复和更新机制。
通过自噬,细胞内的垃圾、有害物质和老化蛋白都能被迅速清除掉,并使其能够重复利用。
而自噬过程中,细胞会产生新的代谢产物,从而使细胞得到更好的修复。
因此,细胞自噬在细胞的活力、抵抗力、再生能力等方面都起着至关重要的作用。
然而,随着年龄的增长,细胞自噬的效率逐渐降低,导致代谢废物在体内积累,从而导致细胞老化。
一些研究人员发现,缺乏自噬机制的实验小鼠体内会出现多种病理变化,包括脑萎缩、癌症、肌肉萎缩和代谢性疾病等,而这些病症通常也与高龄相关。
进一步的研究表明,增强自噬机制可以有效缓解人体的老化过程。
细胞自噬在老年痴呆和肌肉萎缩等疾病的预防和治疗方面也表现出很高的发挥价值。
比如,一些饮食和运动方式都可以提升细胞自噬,同时也降低了老年痴呆的风险。
细胞自噬与衰老的关系也被用于抗衰老药物研究。
目前,已经发现一些增强细胞自噬的药物,如雷帕霉素、十三烯酸、及黄酮类化合物等,这些药物能够增强细胞自噬机制,从而对抗衰老和一些疾病。
此外,很多保健产品,如保健食品、化妆品、药物等都在含有一定的助于促进自噬的成分。
随着科技的发展,人们对于细胞自噬和衰老的关系的认识还将不断深入。
人们也发现,促进细胞自噬的手段并非单一,未来的抗衰老研究还需在此基础上探究更多更广泛的方向。
因此,全世界科研工作者将继续以更严谨的方法和更广阔的视野积极开展对细胞自噬与衰老关系的深入研究,这必将进一步推动抗衰老药物的研发和促进人类健康的发展。
细胞自噬在衰老与疾病中的作用生物体的生命过程是一个复杂而精彩的过程,它涉及到许多不同的细胞和分子层面的相互作用。
在这个过程中,生物体的免疫系统、代谢机制和分子调节网络都扮演着重要的角色。
但其中,另一个关键的进程被越来越多地关注和研究,这就是细胞自噬。
细胞自噬是一种生物体自我清洁机制,主要通过分解和回收细胞内的垃圾和受损分子,来维持细胞内环境的稳定和健康。
在自噬过程中,细胞通过包裹受损分子的质膜,形成一个小囊泡,称为自噬体。
自噬体经过酶解作用,将其包含的蛋白质、核酸等化学物质逐步分解为小分子物质。
这些小分子物质然后可以供细胞再利用或排出体外。
自噬与衰老细胞自噬在细胞凋亡、代谢调节和细胞再生等方面扮演着极其重要的角色。
它可以清除细胞中的垃圾、受损蛋白质和DNA等物质,防止堆积和聚集,从而减少细胞内外的压力和负荷。
在细胞衰老方面,细胞自噬也扮演着重要的角色。
一般来说,细胞自噬可以降低蛋白质的聚集和减缓蛋白质代谢降解等衰老症状,从而促进细胞的长寿和健康。
比如,在老年谷贺病(NSAID)诱导的老鼠模型中,自噬与抗老化进程密切相关。
研究表明,NSAID抑制新陈代谢(生物体中的物质转化)时,细胞自噬过程会被激活。
这些细胞自噬能够清除衰老细胞中的RNA,并消除一些代谢劣质蛋白质和细胞内垃圾物质的堆积。
这些垃圾物质会阻碍正常的细胞代谢过程,并加速细胞死亡,因此它们的清除对于防止疾病发生具有重要的意义。
自噬与疾病细胞自噬不仅与寿命和衰老有关,它还与各种重要的疾病发生和发展密切相关。
目前,许多新的研究表明,细胞自噬的异常功能与神经退行性疾病、肿瘤和感染等疾病的发生和进展有着密不可分的联系。
例如,在神经退行性疾病的研究中,研究表明自噬的功能异常会引起Amyloid β(Aβ)和Tau的累积,并激活感光神经元的死亡,从而引起前额叶痴呆等疾病。
另一方面,某些疾病中的自噬异常可能与细胞内酶系统的失衡和细胞蛋白含量的减弱有关。
细胞自噬与衰老之间的关系是一个备受关注的话题。
细胞自噬是指一种细胞内部的代谢途径,能够将细胞中一些老化、无用的细胞器或蛋白质降解,供给新的代谢物。
这种代谢途径能够维护细胞生命稳定并延长细胞寿命。
而衰老则是指生物体因年龄增长、环境污染等因素而出现的各种病理生理的累积表现。
两者之间的关系备受科学家的关注。
细胞自噬对衰老的影响。
衰老过程造成机体细胞、组织和器官功能开始退化。
这种年龄相关退化可能导致一系列疾病,进而影响生活质量。
细胞自噬在这种退化过程中起到了关键的作用,它对于促进许多代谢途径的正常运作十分重要。
细胞自噬通过将细胞内垃圾降解掉,释放有用的代谢物来提高细胞的代谢水平,延长细胞的生命时间。
与此同时,细胞自噬还帮助机体快速恢复机能,防止不可逆性损失和侵入性疾病的发生。
细胞自噬对于内质网、线粒体和核膜的保护、修复和降解起到了关键作用,这些细胞器都会因长时间的代谢失去其正常的功能。
如果不能及时去除它们,它们就会聚积在细胞内,形成一些异常聚集体。
这些异常聚集体会引发许多细胞发生炎症反应、参与过度的氧化应激反应、细胞周期的失衡等,从而导致衰老的加速。
研究发现,细胞代谢调节物质用于维护与惊天皮肤细胞自噬机制的运作和细胞正常功能的考验是相当重要的。
这些代谢调节物质包括mTOR调节因子、Sirtuins等。
当mTOR调节因子功能异常时,细胞自噬水平下降,错误蛋白质积累,合并影响到去除老化细胞器,引发衰老。
而Sirtuins对于调控蛋白质摄取、基因表达以及抗氧化作用十分重要,在细胞自噬过程中也扮演着重要角色,维持细胞的稳态,减少退化,预防衰老发生。
细胞自噬的促进方式。
如何通过促进细胞自噬来预防衰老?目前常用的方法是改变饮食和运动习惯。
热量限制和间歇性节食模式是有助于促进细胞自噬的。
饥饿状态下,细胞会释放酶促自噬和相关信号途径,促进细胞旧有蛋白质和细胞器的合成和基因的修复。
而代谢物质对细胞自噬的影响也较为明显。
例如,绿茶多酚、类黄酮等有机物可以影响细胞自噬的水平,从而防止衰老的发生。
细胞自噬对脑功能的影响细胞自噬是一种常见的细胞代谢过程,通过这一机制,细胞能够自我降解损坏的细胞器或蛋白质,以维持正常的细胞功能。
近年来,研究表明细胞自噬不仅在细胞生存中起着重要作用,而且对脑功能也具有重要影响。
自噬是一个高度保守的生物学进化进程,人类身体中的每个细胞都具备细胞自噬的能力。
它在脑功能中具有多个方面的作用。
首先,细胞自噬在神经元发育和保护中发挥着关键的作用。
研究发现,神经发育过程中,细胞自噬参与神经干细胞的增殖和分化,并促进神经元的成熟。
进一步实验证明,细胞自噬可以清除老化或异常的神经胶质细胞,保持神经元的脱髓鞘状态,提高神经元的传导速度和功能。
其次,细胞自噬在脑损伤修复中扮演着关键角色。
当大脑受到创伤、中风或其他损伤时,细胞自噬能够清除受损细胞和维持大脑的稳态。
研究发现,自噬可以清除神经胶质细胞中的炎性细胞和细胞外基质,减少炎症反应和损伤扩散,促进脑组织的修复和再生。
此外,细胞自噬对脑衰老和神经退行性疾病的发生具有重要影响。
随着年龄的增长,细胞自噬功能逐渐下降,导致细胞内垃圾的积累和蛋白质的异常聚集。
这些异常的细胞代谢产物和蛋白质聚集会引发炎症反应和氧化应激,导致神经元的损伤和死亡。
因此,通过提高细胞自噬的活性,可以减少老化引起的细胞损伤,延缓脑衰老的进程。
细胞自噬还在一些神经退行性疾病的治疗中显示出巨大的潜力。
例如,阿尔茨海默病是一种以认知障碍和神经元丧失为特征的神经退行性疾病。
研究表明,阿尔茨海默病患者的脑内细胞自噬功能显著下降。
通过激活细胞自噬的药物治疗可以清除异常蛋白质,并改善认知功能。
类似地,帕金森病和亨廷顿病等神经退行性疾病也与细胞自噬功能异常相关。
因此,研究人员正在积极开发能够激活细胞自噬的药物,作为新一代神经退行性疾病的治疗手段。
细胞自噬作为一种保护机制,对脑功能具有重要影响。
通过调节神经发育、脑损伤修复、抗衰老、神经退行性疾病等多个方面的生物学过程,细胞自噬在维持脑功能健康方面扮演着重要角色。
细胞自噬通路与衰老相关性深入剖析细胞自噬是一种重要的细胞生物学过程,它通过分解和清除细胞内的有害或受损组分,维持细胞内环境的稳定。
近年来,研究发现细胞自噬通路与衰老之间存在密切的关联。
本文将对细胞自噬通路与衰老的相关性进行深入剖析。
细胞自噬是一种通过溶酶体介导的细胞内降解系统,其主要功能是将受损或废弃物质包裹成自噬体,并将其降解释放出来供细胞再利用。
细胞自噬通路包括三个主要步骤:自噬体的形成、自噬体的融合和自噬体的降解。
这一过程需要一系列的蛋白质、信号通路和细胞器的参与。
细胞自噬在正常的细胞生理中起到维持细胞内环境稳定的关键作用,而当细胞发生异常或受到外界因素的影响时,细胞自噬也扮演着保护细胞免受损伤的重要角色。
与细胞自噬相关的衰老现象被称为自噬功能衰减。
研究表明,随着年龄的增长,细胞自噬的功能逐渐下降,导致细胞内垃圾的积累和受损分子的堆积。
这些积累的垃圾和受损分子对细胞内环境的稳定产生负面影响,最终导致细胞和组织的衰老。
细胞自噬的功能衰减还与多种与衰老相关的疾病有关,例如神经退行性疾病、癌症和心血管疾病等。
研究发现,细胞自噬通路的降解衰退可能是导致自噬功能衰减的主要原因。
多种信号通路和关键调节因子参与了细胞自噬通路的调控。
其中,mTOR(靶向雷帕霉素皮样激酶)信号通路是细胞自噬过程的主要负调节因子。
mTOR信号通路的活化能够抑制细胞自噬,而细胞内环境异常、氧化应激、营养不足等因素可抑制mTOR信号通路的活化,从而促进细胞自噬的发生。
研究中发现,衰老细胞中mTOR信号通路活化水平升高,从而导致细胞自噬的降解衰退。
因此,维持mTOR信号通路的平衡可能是延缓衰老过程的关键。
除了mTOR信号通路之外,还有许多其他与细胞自噬相关的关键蛋白在衰老过程中发挥着重要作用。
例如,蛋白激酶AMPK(5' 三联磷酸腺苷激活蛋白激酶)是一个细胞能量代谢传感器,其活化能够促进细胞自噬的发生。
研究表明,AMPK的活化水平在衰老细胞中下降,从而抑制了细胞自噬的发生。
细胞自噬在衰老过程中的作用研究随着人类平均寿命的不断延长,衰老相关的研究日益受到关注。
在众多与衰老相关的细胞生物学过程中,细胞自噬是一个关键的环节。
细胞自噬,就像是细胞内部的“清洁队”和“回收厂”,对维持细胞的正常生理功能和应对外界压力起着至关重要的作用。
细胞自噬是一种高度保守的细胞内降解过程。
简单来说,就是细胞将自身受损的细胞器、错误折叠的蛋白质以及入侵的病原体等包裹在双层膜结构的自噬体中,然后与溶酶体融合,将这些“垃圾”降解为小分子物质,实现细胞内物质的循环利用。
在衰老过程中,细胞自噬的功能会逐渐下降,这与衰老的发生和发展密切相关。
首先,细胞自噬在清除受损细胞器方面发挥着关键作用。
随着细胞的不断代谢和外界环境的影响,线粒体等细胞器会受到损伤,产生过多的活性氧(ROS),从而对细胞造成氧化损伤。
细胞自噬能够及时识别并清除这些受损的线粒体,减少 ROS 的产生,维持细胞内的氧化还原平衡。
如果细胞自噬功能减弱,受损的线粒体不能被有效清除,就会导致细胞内氧化应激水平升高,加速细胞衰老。
其次,错误折叠的蛋白质在细胞内积累也是导致衰老的一个重要因素。
随着年龄的增长,细胞内蛋白质合成和折叠的质量控制机制逐渐减弱,容易产生错误折叠的蛋白质。
这些错误折叠的蛋白质不仅失去了正常的功能,还会形成聚集体,影响细胞的正常功能。
细胞自噬可以通过降解这些错误折叠的蛋白质,维持细胞内蛋白质的稳态。
当细胞自噬功能下降时,错误折叠的蛋白质积累会增加,进一步加重细胞的功能障碍,促进衰老进程。
此外,细胞自噬还参与了细胞对营养缺乏的适应。
在衰老过程中,细胞的营养供应往往会受到影响。
细胞自噬可以通过降解细胞内的一些非必需成分,为细胞提供必要的营养物质和能量,帮助细胞在营养缺乏的情况下生存。
如果细胞自噬功能受损,细胞在面对营养缺乏时就难以维持正常的代谢和功能,从而加速衰老。
那么,细胞自噬在衰老过程中的具体作用机制是怎样的呢?目前的研究表明,一系列与细胞自噬相关的基因和信号通路参与了这一过程。
自噬与衰老在哺乳动物组织中,自噬的遗传抑制作用诱导退化性的变化。
这种自噬的遗传抑制作用类似于衰老的遗传抑制作用。
正常的衰老与病理性的衰老均与降低的自体吞噬电位有关。
增加模式生物生命跨度的药理学或遗传学处理能够刺激细胞的自噬作用。
自噬的抑制作用妥协于受限制摄入的热量的影响、Sirtuin 1激活因子的影响、胰岛素/胰岛素生长因子信号抑制的影响、雷怕霉素、白雷芦醇和米腈药物量的影响。
这里,我们讨论扰乱自噬和衰老可能的原因和结果的关系,以及调停自噬的反衰老效应可能的分子生物学机制。
引言:自噬包括不同的途径,这些途径使细胞释放细胞基质到溶酶体中,并使其在溶酶体中降解。
这些途径包括巨自噬途径、分子伴侣介导的自噬途径以及微自噬途径。
在这里,我们专注于巨自噬途径,细胞自我吞食过程中部分细胞质退隐成双膜或多膜囊泡,这些囊泡然后被运送到溶酶体中大量降解(如图1.)。
在巨自噬的起始阶段形成一个phagophore(也被称为隔离膜),phagophore吞食细胞质内物质,phagophore的膜延伸、融合而包住自噬体。
在溶酶体中,自噬体的外膜发生溶化并形成自身溶酶体(也称为自噬溶酶体(autophagolysosome))。
自身溶酶体内,细胞腔内的物质及其细胞质内的物质均有所减少,结果导致透性酶(permeases)释放的物质和胞质溶胶内循环利用的物质降解。
因此,在细胞内和细胞外能量均不足的情况下,自噬是一种能使细胞的胞质部分重新更新以及使胞质内大分子动员以产生高能量混合物(该混合物能够满足细胞的生物能量要求)的机制。
自噬是主要的细胞保护机制(而不是一种自我毁坏过程)。
相应地,在复杂的器官损伤(肝、心脏、神经系统和肾)的啮齿动物模型中,自噬还能传达防护效应。
自噬不仅在个别细胞及器官适应不断变化的环境中发挥作用,在决定一些模式生物的寿命跨度中也扮演着重要的角色。
减少的自噬现象已经和衰老的加速联系在一起,然而,自噬的刺激作用可能有强有力的反衰老效应。
自噬的功能障碍的是如何导致衰老的加速?在什么情况下,自噬现象的增加能够中和正常的或病理性的衰老进程?联系衰老、细胞保护、长寿和健康衰老的分子机制是什么?自噬的主要功能酵母中,自噬在营养耗费期间对于生存起关键的作用,因为它能够回收大分子以提供新的营养和能量。
自噬在趋向下降途径中扮演关键的角色。
它的作用物包括与神经变性疾病有关的有凝聚物倾向的胞质蛋白,这些神经变性疾病包括α突触核蛋白突变(引起帕金森疾病)、tau(与老年痴呆症有关)、扩展的谷氨酰胺蛋白比如突变的亨廷顿蛋白(能够引起亨廷顿疾病)。
实际上,在其他的正常小鼠和细胞质中的蛋白质聚合物中,自噬现象是受到抑制的。
自噬是一个重要的调节体内平衡的调节器,尤其是线粒体。
功能失调的线粒体(相对于健康线粒体已经失去膜电位和更容易释放有毒凋亡介质和活性氧)被选择性自噬移除,先通过激酶PINK1介导的磷酸化反应,再由随后的E3连接泛素化的线粒体薄膜蛋白。
自噬也能增强不同种类细菌和病毒的降解,并且在多数传染性疾病中扮演防护性的角色。
图1. 巨自噬体:概述不考虑双层膜的来源,自噬体吞食胞质内体积大的成分或具有选择性的物质,然后细胞膜闭合形成巨自噬体。
这个复杂的过程涉及一系列与自噬有关的蛋白质和蛋白质复合物。
最终自噬体和溶酶体融化形成自身溶酶体,在自身溶酶体中,自体吞噬的物质下降。
于此产生的生物分子最终流回到细胞质中。
自噬体形成的信号生物从酵母到人类,雷帕霉素的作用靶点(mTOR)是自噬的一个原始的负的调节器。
饥饿状态下,mTOR受到抑制,通过mTOR 目标Atg13、ULK1和ULK2导致饥饿诱导的自噬。
此抑制作用能够被mTOR抑制药物如雷怕霉素模仿。
当生长因子如胰岛素样生长因子(图2)结合到胰岛素样生长因子受体上,调控mTOR 的一个重要的途径就开始了。
这些受体信号通过酪氨酸激酶激活受体分子如胰岛素受体底物,该底物反过来激活Akt。
Akt是mTOR的一种负调节物,它能够抑制TSC1/TSC2复合体(结节性硬化症中的突变蛋白质)的活性。
在这种途径中,IGF1R激发的信号活化mTOR并且抑制自噬,当营养物质减少时,IGF1R激发的信号抑制mTOR并且活化自噬。
mTOR的活动受到鸟苷三磷酸酶的调控,在极端饥饿状况下鸟苷三磷酸酶影响溶酶体的定位。
在这种情况下,因mTOR复合物的直接激活剂驻留在溶酶体中,因此mTOR复合物在溶酶体中解离。
在轻度饥饿的情况下,mTOR的活性受到抑制,但与溶酶体有关的激酶仍存在,这些溶酶体呈簇聚集在微管组织中心周围。
这促使更多的溶酶体在自噬体的传播行径中聚集,并且使自噬体—溶酶体的融化增强。
当营养得到补充时,与mTOR有关的溶酶体移向质膜。
这对于mTOR的激活导致自噬体的形成减少是必不可少的。
图2. 自噬的调控和寿命跨度这个调节自噬和寿命跨度的图是信号图的简单概述,绿色箭头是增加寿命的蛋白信号通路,而降低寿命跨度的信号用红色箭头表示。
自噬是描述的信号转导通路中只有一个结果的途径。
p53基因通常在人类癌症中发生突变,它能够通过mTOR路径积极地或消极地调控自噬。
致癌压力或遗传毒性压力使p53基因稳定和活化,并且通过活化AMPK或使磷酸酶和PTEN的活性上升刺激自噬活动,PTEN是一种Akt和TSC1的负调节物。
另一方面,p53的遗传性或化学性抑制作用也能够激活自噬。
另一种与饥饿诱导的自噬有关的途径通过Beclin-1 (Atg6)和细胞凋亡有关的Bcl-2蛋白或Bcl-X L相互间的抑制作用所介导。
饥饿状态激活Jnk-1,Jnk-1能够使Bcl-2磷酸化,因此使Beclin-1 和Bcl-2间的相互作用发生紊乱和诱导自噬现象。
这种机制也可能通过内质网的压力而使自噬上调。
自噬也能够通过腺苷一磷酸蛋白激酶(AMPK)直接激活,AMPK在营养不足或AMP/ATP 比值上升的情况下诱导产生,AMPK直接导致Ulk1的激活。
此外,AMPK 的激活作用也能通过抑制mTOR而诱导自噬。
另一种依赖于mTOR的自噬途径通过肌醇一磷酸(IMPase)的抑制作用而得到调控,IMPase使自由肌醇和1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)的水平降低。
锂元素、卡马西平草和丙戊酸盐这些药物通过p53途径诱导自噬,这些药物过去常常用于治疗神经学上和精神上的疾病。
IP3 可能通过粘附在内质网上的IP3受体消极的调控自噬,ER上的IP3受体从内质网钙库中释放钙离子,这将导致钙蛋白酶家族的激活,钙蛋白酶家族通过分开和激活Gs a而抑制自噬现象,Gs a产生大量的cAMP。
然而,其他的机制似乎也作用于此途径。
例如,低水平的IP3 使进入内质网内的钙离子降低并且轻度的削弱内质网的呼吸作用,此过程通过AMPK途径导致自噬作用上调。
另外一种选择,IP3 受体通过粘附在Beclin-1上充当消极的自噬调节器。
自噬受到抑制导致过早的衰老大量的报告表明,诱导自噬作用所需要的ATG蛋白或其它蛋白例如Sirtuin 1,在年老组织中表达量减少,并且自噬作用随着衰老而减弱。
例如,正常人脑的衰老、胰岛素的抵抗、代谢综合征和骨关节炎都与上述有关。
同样地,在与年龄有关的神经变性疾病如阿兹海默症中和在其他情况下如心脏肥大疾病中IP3 受体信号都增加,这表明在这些情况下自噬作用可能降低。
虽然这些仅仅是相关的现象,但是这些研究表明,自噬现象的衰弱可能导致衰老。
因此,酿酒酵母中用于找寻实龄衰老因子的公正屏障导致与自噬缺陷有关的复杂的短期突变的识别。
Atg1 (Unc-51)、Atg7、Atg18、和Beclin 1 (Bec-1)的功能损失性突变也使秀丽隐杆线虫的寿命幅度减小。
同样的,Atg1、Atg8、和Sestrin1 的表达不足使果蝇的寿命幅度减小。
这与年龄有关的病理有关,包括甘油三磷酸的堆积、线粒体机能发生障碍、肌肉退化和心脏发生故障。
对于小鼠来说,出生后不久敲除必要的ATG蛋白是致命的。
因为从子宫内的新陈代谢到断奶期间,自噬途径是动员细胞内储存的能量所必不可少的。
敲除ATG基因的特异性组织几乎没有表型特征,而复杂的与年龄有关的病灶物质发生聚沉包括包含有泛素蛋白的细胞内包涵体的聚集、包含有衰老色素脂褐质的溶酶体的聚集、杂乱无章的线粒体和导致蛋白质羰基化、羧甲基化和亚硝酸化的氧化作用。
几乎没有研究表明,是否有一种物质通过校正自噬中与年龄有关的缺陷来影响与年龄有关的表型。
Zhang 和Cuervo说,小鼠肝细胞中LAMP2a的表达水平随着年龄的增长而下降,而年幼小鼠肝细胞中LAMP2a基因的表达量趋于正常水平。
正常LAMP2a水平的恢复避免了chaperone-mediated autophagy (CMA)和巨自噬中与衰老有关的缺陷障碍,使氧化蛋白的数量降低、泛素蛋白聚集的程度降低和肝细胞中凋亡细胞的个数降低。
高脂肪的饮食和遗传上的缺陷所诱导的肥胖症和糖尿病中,肝脏中的自噬也有所降低。
腺病毒导致的Atg7的过表达能够校正肝脏自噬障碍、降低ER应力和中和胰岛素耐受性。
这些结果表明衰老与不足的自噬有关,这至少能够解释部分衰老表型。
增加的自噬延滞衰老和延长寿命首次指出自噬的增加有助于长寿来自于秀丽隐杆线虫,首次观察发现胰岛素样生长因子途径的抑制作用引起自噬和必要Atg基因的突变引发的自噬抑制作用阻止寿命的增加。
因食物摄入量的减少(没有营养不良)而造成的热量受限(CR)是一种关键的反衰老干涉,此干涉作用到目前为止已在大多数动物中得到验证包括猴子,它能够延伸寿命的跨度,在猴子中,这种干涉作用能够降低糖尿病、心血管疾病、癌症和脑萎缩的发生率。
流行病学的研究表明热量受限(CR)对于人类的健康也是非常有益的。
CR是诱导自噬发生的重要生理诱导物。
自噬受抑阻止CR的反衰老效应,此过程已在这方面所有已研究的物种中得到证明。
缓慢的降低食物的摄入量,CR逐渐加强。
初始的CR或逐渐加强的CR通过激活两能量传感器中的一个、AMPK和Sirtuin 1而诱导产生自噬。
此外,CR通过胰岛素或胰岛素样生长因子信号抑制作用诱导产生自噬,胰岛素或胰岛素样生长因子信号抑制作用也能够导致TOR抑制。
当酵母、蠕虫和果蝇中TOR信号减弱时,CR不再使寿命的跨度增加,这表明这些反衰老干涉由相同的机制控制。
其中一个共同的机制就是自噬,因为在所有已研究的敲除atg基因的物种中,不存在雷怕霉素使寿命延伸的效应。
药理学或遗传学上TOR的抑制作用使酵母、秀丽隐杆线虫、黑腹菌属和小鼠的寿命幅度延伸。
雷怕霉素不仅能强有利的诱导自噬,它也能通过自身能力抑制inflammatory和自身免疫的进程从而影响小鼠的寿命,inflammatory和自身免疫能消极的影响寿命。
而且,TORC1抑制作用对蛋白质的翻译有重要的影响,于是就出现了疑问—mTOR抑制效应是否能延长寿命和mTOR抑制效应是否也涉及与自噬无关的现象。